(57)【要約】【課題】  従来法に比べて半導体ウェーハの製造工程全体の短縮につながり、かつ半導体ウェーハの取り代を大幅に低減して、半導体材料のカーフロスを削減して安価に半導体ウェーハを得ることができる製造方法を提供する。【解決手段】  結晶性インゴットから薄円板状の素材ウェーハを切り出すスライス工程と、前記素材ウェーハを、固定砥粒を有するパッドをそれぞれ具える１対の上下定盤間に挟み込み、前記素材ウェーハの両面を同時に研削する固定砥粒研削工程と、固定砥粒研削工程の後に、前記素材ウェーハに所定の熱処理を施す熱処理工程と、熱処理工程後の後に、前記素材ウェーハの両面をそれぞれ研磨する片面研磨工程とを具えることを特徴とする。【選択図】図１
2010017811.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
結晶性インゴットから薄円板状の素材ウェーハを切り出すスライス工程と、
前記素材ウェーハを、固定砥粒を有するパッドをそれぞれ具える１対の上下定盤間に挟み込み、前記素材ウェーハの両面を同時に研削する固定砥粒研削工程と、
固定砥粒研削工程の後に、前記素材ウェーハに所定の熱処理を施す熱処理工程と、
熱処理工程後の後に、前記素材ウェーハの両面をそれぞれ研磨する片面研磨工程と
を具えることを特徴とする半導体ウェーハの製造方法。
【請求項２】
結晶性インゴットから薄円板状の素材ウェーハを切り出すスライス工程と、
前記素材ウェーハを、互いに近接した位置関係で設けられた複数個の丸穴を有するキャリアの前記丸穴に嵌めこんだ後、固定砥粒を有するパッドをそれぞれ具える１対の上下定盤間に、前記キャリアを挟み込み、該キャリアを同一水平面内で揺動運動させながら、前記上下定盤を回転させて、前記素材ウェーハの両面を同時に粗研削から仕上げ研削まで一気に高速加工する固定砥粒研削工程と、
固定砥粒研削工程で高速加工した素材ウェーハに所定の熱処理を施す熱処理工程と、
前記所定の熱処理を施した前記素材ウェーハの表面および端面の加工歪の緩和、および前記素材ウェーハの端面を所定の面取り形状にする仕上げ面取りを同時に行う化学処理工程と、
該化学処理工程を行った素材ウェーハの表面を仕上げ研磨する片面仕上げ研磨工程と
を具えることを特徴とする半導体ウェーハの製造方法。
【請求項３】
前記所定の熱処理は、素材ウェーハの表層の欠陥を高温で消滅させるための高温欠陥消滅熱処理および／または素材ウェーハの前記表層を除く内部にゲッタリング層またはその核となる空孔層を作りこむためのＩＧ熱処理を含む請求項１または２に記載の半導体ウェーハの製造方法。
【請求項４】
前記ＩＧ熱処理は、析出核を作りこむため、700〜900℃の中温領域で30分以上熱処理を施すか、または、空孔を注入するため、1150℃以上の高温窒化性雰囲気で熱処理を施すことを含む請求項３に記載の半導体ウェーハの製造方法。
【請求項５】
前記高温欠陥消滅熱処理は、還元性ガス、不活性ガス、またはこれらの混合ガス雰囲気下において、1100〜1350℃で１分以上熱処理を施すことを含む請求項３または４に記載の半導体ウェーハの製造方法。
【請求項６】
前記半導体ウェーハは、直径が450ｍｍ以上の大口径シリコンウェーハである請求項１〜５のいずれか一項に記載の半導体ウェーハの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウェーハの製造方法、詳しくは、結晶性インゴットから薄円板状の素材ウェーハを切り出して両面鏡面半導体ウェーハを製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の一般的な半導体ウェーハの製造方法は、（スライス工程）→（第１面取り工程）→（ラッピング工程）→（第２面取り工程）→（片面研削工程）→（両面研磨工程）→（片面仕上げ研磨工程）→（熱処理）を順に行う各工程で構成されている。
スライス工程では、切断により結晶性インゴットから薄円板状の素材ウェーハを切り出す。第１面取り工程では、切り出された素材ウェーハの外周部に面取りを施し、次の工程であるラッピング工程における素材ウェーハの割れや欠けを抑制する。ラッピング工程では、面取りされた素材ウェーハを、例えば、#1000の砥石を用いてラッピングし、素材ウェーハの平坦度を向上させる。第２面取り工程では、ラッピングされた素材ウェーハの外周部に面取りを施し、素材ウェーハの端面を所定の面取り形状にする。片面研削工程では、面取りされた素材ウェーハの一方の面を、例えば、#2000〜8000の砥石を用いて研削し、素材ウェーハの最終厚さに近づける。両面研磨工程では、片面を研削された素材ウェーハの両面が研磨される。そして、片面仕上げ研磨工程では、両面を研磨された素材ウェーハの面のうち、素子面となる片面を、さらに仕上げ研磨する。最後に、結晶欠陥低減や酸素析出物形成などの表層品質改質のため、熱処理が施される。
【０００３】
上記した従来法は、２回の面取り工程やラッピング工程および片面研削工程を経て両面鏡面半導体ウェーハを製造する方法であるため、工程数が多く、半導体材料のカーフロス（ラッピング屑および片面研削屑の増加による半導体材料の損失）を招くという問題がある。また、最後に熱処理を施すことで、熱処理によって半導体ウェーハ中に発生した歪が、輸送中や半導体装置製造時の振動や衝撃によって、欠けや割れなどの原因となるという問題が存在した。
【０００４】
特に、直径が450ｍｍ以上のシリコンウェーハのような大口径半導体ウェーハでは上記問題が顕著であった。例えば、現在の主流である、直径が300ｍｍのシリコンウェーハと同じシリコン材料の取り代で、直径が450ｍｍの大口径シリコンウェーハを製造した場合、シリコンウェーハのカーフロスは2.25倍となり、面内の熱応力は1.5倍となる。
【０００５】
さらに、直径が450ｍｍ以上のシリコンウェーハの製造方法に、上記したラッピング工程を具える場合、ラッピング装置が非常に大型化し、生産ラインを構築するに際して、ラッピング装置の設置場所等に関して問題が生じる懸念がある。
【０００６】
特許文献１には、上記した従来法において、ラッピング工程の代わりに両面研削工程を具える半導体ウェーハの製造方法が提案されている。
【０００７】
【特許文献１】特許第３３２８１９３号公報
【０００８】
特許文献１に記載の半導体ウェーハの製造方法は、大口径半導体ウェーハを製造する際にラッピング装置が大型化する問題を解決し、両面研削工程前の第１面取り工程を省略することができる利点があるものの、両面研削工程および片面研削工程を経るためシリコン材料の取り代が多いことに変わりはなく、カーフロスについては、依然として問題を残していた。
また、半導体ウェーハの取り代を少なくすることによって、今後ますます厳しい要求となることが予測される半導体ウェーハの平坦度を向上させることも期待されていた。
さらに、大口径ウェーハにおいては、径の増大とともに熱応力が増大し、熱処理における歪が輸送中や半導体装置製造時の振動や衝撃によって、欠けや割れなどの原因となるという問題が存在した。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、上記の実情を鑑みなされたもので、結晶性インゴットから切り出した素材ウェーハを両面鏡面半導体ウェーハにするに際し、研削中の素材ウェーハの欠けや割れを防止するために行われる面取り工程を省略することができ、半導体ウェーハの製造工程数を削減し、かつ半導体ウェーハのシリコン材料の取り代を大幅に低減して半導体材料のカーフロスを削減し、安価に半導体ウェーハを得ることができる製造方法を提供することを目的とする。
特に、本発明は、半導体ウェーハの直径が450ｍｍ以上の大口径シリコンウェーハである場合に顕著な効果を有する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
発明者らは、上記の課題を解決するため、結晶性インゴットから切り出した素材ウェーハの端面の面取りを行うことなしに研削できる工程と、研削後の半導体ウェーハの加工歪みを除去すると同時に端面の面取りを行うことができる化学処理工程を鋭意検討した。
その結果、上記した従来法におけるラッピング工程および片面研削工程の代わりに、両面を同時に粗研削から仕上げ研削まで一気に研削する固定砥粒研削工程を行い、さらに、半導体ウェーハの表面および端面の加工歪みをとるだけでなく、面取りも同時に行うことができる化学処理工程を併用することにより、従来法に比べて工程数を削減できるとともに半導体ウェーハの取り代を低減することができることを見出した。
【００１１】
本発明は、上記の知見に基づくもので、その要旨構成は次のとおりである。
（１）結晶性インゴットから薄円板状の素材ウェーハを切り出すスライス工程と、前記素材ウェーハを、固定砥粒を有するパッドをそれぞれ具える１対の上下定盤間に挟み込み、前記素材ウェーハの両面を同時に研削する固定砥粒研削工程と、固定砥粒研削工程の後に、前記素材ウェーハに所定の熱処理を施す熱処理工程と、熱処理工程後の後に、前記素材ウェーハの両面をそれぞれ研磨する片面研磨工程とを具えることを特徴とする半導体ウェーハの製造方法。
【００１２】
（２）結晶性インゴットから薄円板状の素材ウェーハを切り出すスライス工程と、前記素材ウェーハを、互いに近接した位置関係で設けられた複数個の丸穴を有するキャリアの前記丸穴に嵌めこんだ後、固定砥粒を有するパッドをそれぞれ具える１対の上下定盤間に、前記キャリアを挟み込み、該キャリアを同一水平面内で揺動運動させながら、前記上下定盤を回転させて、前記素材ウェーハの両面を同時に粗研削から仕上げ研削まで一気に高速加工する固定砥粒研削工程と、固定砥粒研削工程で高速加工した素材ウェーハに所定の熱処理を施す熱処理工程と、前記所定の熱処理を施した前記素材ウェーハの表面および端面の加工歪の緩和、および前記素材ウェーハの端面を所定の面取り形状にする仕上げ面取りを同時に行う化学処理工程と、該化学処理工程を行った素材ウェーハの表面を仕上げ研磨する片面仕上げ研磨工程とを具えることを特徴とする半導体ウェーハの製造方法。
【００１３】
（３）前記所定の熱処理は、素材ウェーハの表層の欠陥を高温で消滅させるための高温欠陥消滅熱処理および／または素材ウェーハの前記表層を除く内部にゲッタリング層またはその核となる空孔層を作りこむためのＩＧ熱処理を含む上記（１）または（２）に記載の半導体ウェーハの製造方法。
【００１４】
（４）前記ＩＧ熱処理は、析出核を作りこむため、700〜900℃の中温領域で30分以上熱処理を施すか、または、空孔を注入するため、1150℃以上の高温窒化性雰囲気で熱処理を施すことを含む上記（３）に記載の半導体ウェーハの製造方法。
【００１５】
（５）前記高温欠陥消滅熱処理は、還元性ガス、不活性ガス、またはこれらの混合ガス雰囲気下において、1100〜1350℃で１分以上熱処理を施すことを含む上記（３）または（４）に記載の半導体ウェーハの製造方法。
【００１６】
（６）前記半導体ウェーハは、直径が450ｍｍ以上の大口径シリコンウェーハである上記（１）〜（５）のいずれか一に記載の半導体ウェーハの製造方法。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の半導体ウェーハの製造方法によれば、スライス工程の後に固定砥粒研削工程、熱処理工程および片面研磨工程を行うことにより、従来法に比べて半導体ウェーハの製造工程全体の短縮につながり、かつ半導体ウェーハの取り代を大幅に低減して、半導体材料のカーフロスを削減して安価に半導体ウェーハを得ることができる。
また、半導体ウェーハの取り代を低減することにより、半導体ウェーハの平坦度も併せて向上させることができる。
さらに、熱処理工程後に化学処理工程を行うことで、研削後の半導体ウェーハの加工歪みや熱処理時の歪を除去すると同時に端面の面取りを行うことにより熱処理時のエッジダメージを除去することができる。
加えて、エピタキシャル層成長工程を、化学処理工程または片面研磨工程の後に行うことにより、半導体ウェーハを、エピタキシャル層を有する半導体ウェーハとすることができる。
特に、本発明の半導体ウェーハの製造方法は、直径が450ｍｍ以上の大口径シリコンウェーハを製造するのに適している。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
次に、本発明の半導体ウェーハの製造方法を、図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、本発明の代表的な実施形態を示す工程フロー図である。この実施形態は、以下に示す４工程を（１）〜（４）の順番で行うものである。
（１）結晶性インゴットから薄円板状の素材ウェーハを切り出すスライス工程
（２）前記素材ウェーハを、互いに近接した位置関係で設けられた複数個の丸穴を有するキャリアの前記丸穴に嵌めこんだ後、固定砥粒を有するパッドをそれぞれ具える１対の上下定盤間に、前記キャリアを挟み込み、該キャリアを同一水平面内で揺動運動させながら、前記上下定盤を回転させて、前記半導体ウェーハの両面を同時に粗研削から仕上げ研削まで一気に高速加工する固定砥粒研削工程
（３）固定砥粒研削工程の後に、前記半導体ウェーハに熱処理を施す熱処理工程
（４）熱処理工程後の後に、前記半導体ウェーハの表面および端面の加工歪の緩和と、前記半導体ウェーハの端面を所定の面取り形状にする仕上げ面取りとを同時に行う化学処理工程と、前記化学処理工程を行った前記半導体ウェーハの前記化学処理面を仕上げ研磨する片面仕上げ研磨工程
【００１９】
次に、本発明の実施形態における各工程を説明する。
（スライス工程）
スライス工程は、研削液を供給しながらワイヤーソーを結晶性インゴットに接触させて切断するか、あるいは、円周刃を用いて結晶性インゴットを切断することによって薄円板状のウェーハを切り出す工程である。あとに続く固定砥粒研削工程または化学処理工程の処理負荷を小さくするために、スライス工程後の半導体ウェーハは、可能な限り平坦度が高く、かつ表面粗さが小さい方が好ましい。
なお結晶性インゴットは、シリコン単結晶インゴットが代表的であるが、太陽電池用シリコン多結晶インゴットであっても良い。
【００２０】
（固定砥粒研削工程）
固定砥粒研削工程は、スライス工程で切り出された半導体ウェーハの両面に粗研削を施して、ウェーハの平坦度を向上させ、かつ半導体ウェーハの最終厚さに近づける工程である。
図２は、固定砥粒研削工程に用いる固定砥粒研削装置１０を模式的に示す説明図である。図２（ａ）〜（ｃ）のうち図２（ａ）は、固定砥粒研削工程に用いる装置１０を鉛直方向断面図で模式的に示した説明図であり、図２（ｂ）および図２（ｃ）は、固定砥粒研削工程に用いる装置１０を、上定盤を外した状態で真上から眺めたときの模式図である。また、図２（ａ）〜（ｃ）のうち図２（ａ）および図２（ｂ）は、固定砥粒研削工程が始まる直前の状態を示した説明図であり、図２（ｃ）は、固定砥粒研削工程が始まってから一定時間経過した状態を示した説明図である。
【００２１】
固定砥粒研削装置１０は、互いに近接した位置関係で設けられた複数個の丸穴１１ａ、１１ｂおよび１１ｃを有するキャリア１２と、固定砥粒を有するパッド１３ａおよび１３ｂと、パッド１３ａおよび１３ｂを具える１対の上下定盤１４ａおよび１４ｂと、キャリア１２の外周を４分割する側面位置に接触するように配置されたガイドローラ１５ａ、１５ｂ、１５ｃおよび１５ｄとからなる。
【００２２】
スライス工程で切り出された半導体ウェーハ１６ａ、１６ｂおよび１６ｃを、キャリア１２に設けられた丸穴１１ａ、１１ｂおよび１１ｃに嵌め込んだ後、固定砥粒を有するパッド１３ａおよび１３ｂを具える１対の上下定盤１４ａおよび１４ｂの間に、キャリア１２を挟み込み、ガイドローラ１５ａ、１５ｂ、１５ｃおよび１５ｄを移動させてキャリア１２を同一平面内で揺動運動させながら、上下定盤１４ａおよび１４ｂを同一軸線上でそれぞれ逆向きに回転させてウェーハ１６ａ、１６ｂおよび１６ｃは、両面を同時に研削される。
【００２３】
図２において丸穴は、１１ａ、１１ｂおよび１１ｃの３個の場合が示されているが、丸穴の個数は３個に限定されるものではなく、必要に応じて増減することができる。ただし、図２（ｂ）および（ｃ）で示されるように、キャリア１２が、らせん運動をして上下定盤１４ａおよび１４ｂに対して如何なる位置関係となっても、丸穴１１ａ、１１ｂおよび１１ｃのすべてが上下定盤１４ａおよび１４ｂの外周内に入るように配置されることが重要である。これは、固定砥粒研削中の半導体ウェーハに負荷する圧力をできるだけ均一にすることによって、スライス工程後の半導体ウェーハの外周部を面取りすることなく、固定砥粒研削中の半導体ウェーハのワレ、カケを防止するとともに、固定砥粒研削後の半導体ウェーハの平坦度を向上させるためである。丸穴１１が同一直径で３個の場合、図２（ｂ）および（ｃ）で示されるように、丸穴１１ａ、１１ｂおよび１１ｃが、互いに近接した位置関係をとると、定盤１４の直径を最小とすることができ、固定砥粒研削装置１０が不必要に大型化することがない点で好ましい。
なお、図２において、定盤１４の直径をＬ１とすると、例えば、直径が450ｍｍのシリコンウェーハ３枚を固定砥粒研削する場合のＬ１は概ね985ｍｍである。
【００２４】
パッド１３ａ，１３ｂは、固定砥粒を有するパッドであるため、固定砥粒研削中に遊離砥粒スラリーを供給する必要はない。従って、遊離砥粒の供給が不均一なことに起因する、研削後の半導体ウェーハの平坦度が低下することを回避することができ、特に450ｍｍ以上の大口径シリコンウェーハのように半導体ウェーハの直径が大きく、遊離砥粒を均一に供給することが難しい場合には特に有利となる。
【００２５】
固定砥粒を有するパッドについては、砥粒の材質がダイヤモンドであることが好ましいが、SiCの砥粒を使用することもできる。また、固定砥粒を有するパッドの粗さは、#1000〜8000の範囲のものを使用することができるが、上述したように、固定砥粒研削中の半導体ウェーハに負荷される圧力が均一であること、遊離砥粒ではなく固定砥粒を使用することから、砥粒の半導体ウェーハに対する研削作用が均一であり、スライス工程直後のスライス表面が粗い状態の半導体ウェーハでも、#8000程度の細かいパッドを用いて固定砥粒研削を開始しても、ワレやカケなどを発生させることなく、一気に粗研削から仕上げ研削まで高速加工を行うことができる。
なお、固定砥粒研削中は、研削屑を洗い流すこと、あるいは潤滑を目的として、水またはアルカリ溶液を供給することが好ましい。
【００２６】
なお、固定砥粒研削工程における研削代が、片面あたり20μｍ未満であると、ウェーハスライス時に発生するウェーハのうねりが問題となり、一方、50μｍを超えると、ウェーハ強度の不足が問題となる。従って、固定砥粒研削工程における加工代は、片面あたり20〜50μｍの範囲であることが好ましい。
【００２７】
ところで、本発明で行う固定砥粒研削工程と、従来法で行われていたラッピング工程を比較するために、ラッピング工程について簡単に説明する。
図３は、従来法で行われていたラッピング工程で用いる装置を模式的に示す説明図である。ラッピング装置５０は、丸穴５１ａ、５１ｂ、５１ｃ、５１ｄおよび５１ｅをそれぞれに有し側面にギアを具えるキャリア５２ａ、５２ｂ、５２ｃ、５２ｄおよび５２ｅと、パッド５３ａおよび５３ｂと、パッド５３ａおよび５３ｂを具える１対の上下定盤５４ａおよび５４ｂと、キャリア５２ａ、５２ｂ、５２ｃ、５２ｄおよび５２ｅが遊星運動する際の外周ギア５５と、キャリア５２ａ、５２ｂ、５２ｃ、５２ｄおよび５２ｅの側面に具えられたギアと噛み合うセンターギア５６とからなる。
【００２８】
スライス工程で切り出された半導体ウェーハ５７ａ、５７ｂ、５７ｃ、５７ｄおよび５７ｅを、キャリア５２ａ、５２ｂ、５２ｃ、５２ｄおよび５２ｅに設けられた丸穴５１ａ、５１ｂ、５１ｃ、５１ｄおよび５１ｅに嵌め込んだ後、パッド５３ａおよび５３ｂを具える１対の上下定盤５４ａおよび５４ｂの間に、キャリア５２ａ、５２ｂ、５２ｃ、５２ｄおよび５２ｅを挟み込み、遊離砥粒をウェーハ５７ａ、５７ｂ、５７ｃ、５７ｄおよび５７ｅに供給しながら、センターギア５６を回転し、キャリア５２ａ、５２ｂ、５２ｃ、５２ｄおよび５２ｅをガイド５５にそって遊星運動させ、ウェーハ５７ａ、５７ｂ、５７ｃ、５７ｄおよび５７ｅをラッピングする。
【００２９】
ラッピング装置５０において、センターギア５６の占める面積が大きいことから、それに伴って、上下定盤５４ａ，５４ｂの面積も大きくなり、その結果、ラッピング装置５０の全体は大型になる傾向がある。特に、450ｍｍ以上と直径の大きい半導体ウェーハをラッピングする際には、キャリア５２ａ、５２ｂ、５２ｃ、５２ｄおよび５２ｅが大型化し、それによってキャリア５２ａ、５２ｂ、５２ｃ、５２ｄ、５２ｄおよび５２ｅを遊星運動させるのに必要な力も大きくなり、センターギア５６はさらに大型化し、ラッピング装置５０全体の大型化に拍車がかかり、深刻な問題となる。図３において、定盤５４の直径をＬ２とすると、例えば、直径が450ｍｍのシリコンウェーハを３枚ラッピングする場合のＬ２は概ね2200ｍｍとなり、固定砥粒研削装置１０におけるＬ１と比べて２倍以上とかなり大きくなり、直径が450ｍｍ以上のシリコンウェーハを、ラッピング工程を含む製造方法で製造する場合には、非常に大きいラッピング装置が必要となり、設置場所などの問題が発生する懸念がある。
【００３０】
また、ラッピング工程では、遊離砥粒を塗布しながらラッピングを行うため、ガイドが大きくなり、450ｍｍ以上のシリコンウェーハの場合には、遊離砥粒の供給範囲が広くなるため、均一供給がより一層困難となり、ラッピング工程後の半導体ウェーハの平坦度が低下しやすくなるだけでなく、ラッピング中に割れ、欠けも発生しやすくなる。
【００３１】
（ＩＧ熱処理工程）
ＩＧ（イントリンシックゲッタリング）熱処理工程は、急速昇降温熱処理装置、今回は赤外線ランプを用いた枚葉式シリコンウェーハ加熱装置を用いて行なった。本装置は、豆球状に加工されたハロゲンタングステンランプであり、ウェーハに対向する上面にウェーハ面積よりも広い範囲を覆うように配置され、同心円状に複数のゾーンで制御し、片側からウェーハへの光の照射、吸収によりシリコンウェーハそのものを加熱するようになっている。ウェーハは、周辺部をリング状の耐熱性ウェーハホルダーで外周領域全体を支持され、面内で歪がなるべく少なくなるように設計されている。この装置において、室温でウェーハを投入し、窒化性ガスであるNH3を流す前に、Arで炉内の酸素濃度が100ppm以下になるまでパージしながら400℃まで加熱してウェーハを一旦保持し、その後、NH3ガスを混合させ、所定の温度である1200℃まで50℃/secで加熱した後、10秒間保持し、50℃/secで800℃まで急冷して、800℃でN2に切り替え炉内のNH3ガスをパージし、1%以下になったところで、ウェーハを炉外に取り出した。
【００３２】
（高温欠陥消滅熱処理工程）
高温欠陥消滅熱処理工程は、バッチ式熱処理炉で、500℃に保持した炉に投入速度50mm/minでシリコンを搭載したウェーハボートを投入し、その後700℃まで10℃/min、800℃まで5℃/min、1000℃まで2℃/minの昇温速度で加熱し、1000℃〜1200℃までの昇温速度を１℃/min、1200℃での保持時間を1時間とした後、1000℃まで1℃/min、800℃まで2℃/min、500℃まで5℃/minで冷却した後、50mm/minの速度でボートを取り出した。
【００３３】
（化学処理工程）
化学処理工程は、スライス工程、あるいはスライス工程および固定砥粒研削工程の両方の工程で半導体ウェーハの表面および端面に加えられた加工歪の緩和と、半導体ウェーハの端面を所定の面取り形状にする仕上げ面取りを同時に行うもので、バッチ式および枚葉式のいずれかの化学処理を選択することができる。
【００３４】
バッチ式化学処理は、所定のエッチング液の入った容器内に、複数枚（例えば２４枚）の半導体ウェーハを浸漬して、半導体ウェーハの両面および端面に加えられた加工歪の緩和と、半導体ウェーハの端面を所定の面取り形状にする仕上げ面取りを同時に行う処理である。従って、半導体ウェーハの端面を面取りする工程を別途、設ける必要はなく、半導体ウェーハの製造方法全体で、工程数を削減することができるのである。
【００３５】
枚葉式化学処理は、１枚の半導体ウェーハを、半導体ウェーハの片面ずつにエッチング液を滴下しながら回転させて、遠心力によりエッチング液を半導体ウェーハのエッチング液滴下面全体および端面に行き渡らせ、半導体ウェーハのエッチング滴下面および端面の加工歪を緩和し、半導体ウェーハの端面を所定の面取り形状にする仕上げ面取りとを同時に行う処理である。なお、枚葉式化学処理の場合には、片面ずつ、後述する片面仕上げ研磨をはさんで２回行い、半導体ウェーハの両面をエッチングする。端面については、２回のエッチングで所定の形状となるように、エッチングの条件を設定する。
【００３６】
エッチング液は、回転させた半導体ウェーハにエッチング液を滴下した際に、適度な速度で半導体ウェーハのエッチング滴下面に行き渡り、該滴下面上で均一なエッチング液の膜を形成する必要があることから、フッ酸、硝酸およびリン酸の混酸を使用することが好ましい。浸漬エッチングで通常使用されるフッ酸、硝酸および酢酸の混酸では粘度が低いことから、回転させた半導体ウェーハにエッチング液を滴下した際に、エッチング液が半導体ウェーハのエッチング滴下面に行き渡る速度が速すぎてエッチング液の膜が形成されず、エッチングむらとなる。
なお、枚葉式化学処理でエッチング液として用いるフッ酸、硝酸およびリン酸の混酸は、フッ酸、硝酸およびリン酸の濃度がそれぞれ、質量％で、5〜20%、5〜40％および30〜40％のものを混合して使用することが好ましい。
【００３７】
（片面仕上げ研磨工程）
片面仕上げ研磨工程は、化学処理が施された半導体ウェーハの面を、ウレタンなどからなる研磨布を用いて、研磨スラリーを供給して研磨する。研磨スラリーの種類は特に制限されないが、粒径が0.5μｍ以下のコロイダルシリカが好ましい。
なお、片面仕上げ研磨工程は、化学処理工程の後に片面ずつ行われるが、２回目に片面仕上げ研磨される半導体ウェーハの面が最終的な素子面となる。従って、このときに、熱処理時のウェーハ支持面が、素子面とならないように、熱処理時ウェーハ支持面側を先にエッチングと研磨を行なうことが望ましい。
【００３８】
以上が本発明の製造方法における主要工程であるが、必要に応じてさらに、面取り部研磨工程およびエピタキシャル層成長工程の一方または両方を加えても良い。以下、面取り部研磨工程およびエピタキシャル層成長工程についてそれぞれ説明する。
【００３９】
（面取り部研磨工程）
面取り部研磨工程は、化学処理工程の後に、半導体ウェーハの面取り部を研磨することにより面取り幅のばらつきを小さくするために行われる。ウレタンなどからなる研磨布を用いて、研磨スラリーを供給し面取り部を研磨する。研磨スラリーの種類は特に制限されないが、粒径が0.5μｍ程度のコロイダルシリカが好ましい。
【００４０】
（エピタキシャル層成長工程）
エピタキシャル層成長工程を、化学処理工程または片面仕上げ研磨工程の後に行うことにより、半導体ウェーハを、エピタキシャル層を有する半導体ウェーハとすることができる。半導体ウェーハの表面にエピタキシャル層を成長させる場合、スライス工程、あるいはスライス工程および固定砥粒研削工程の両方の工程で加えられた半導体ウェーハ表面のダメージが除去されている必要があるため、エピタキシャル層成長工程は、化学処理工程または片面仕上げ研磨工程の後に行われることが好ましい。
【００４１】
なお、上述したところは、この発明の実施形態の一例を示したにすぎず、請求の範囲において種々変更を加えることができる。
【実施例】
【００４２】
次に本発明に従う製造方法によって半導体ウェーハを試作したので、以下で説明する。
【００４３】
（実施例１）
図１に示した本発明の実施形態のプロセスフローに従って、直径が300ｍｍのシリコンウェーハを試作した。
【００４４】
（実施例２）
シリコンウェーハの直径が450ｍｍであること以外は、実施例１と同一の製造方法でシリコンウェーハを試作した。
【００４５】
（比較例１）
図４に示す、ラッピング工程を含む従来の半導体ウェーハの製造方法で、直径が300ｍｍのシリコンウェーハを試作した。
【００４６】
（比較例２）
図４に示す、第1面取り工程とラッピング工程の代わりに、図５に示すように両面研削工程を用いた半導体ウェーハの製造方法で、直径が300ｍｍのシリコンウェーハを試作した。
【００４７】
かくして得られた各サンプルについて、シリコンの残留歪値、端面傷およびカーフロスを評価した。以下、評価方法について説明する。
【００４８】
（シリコンの残留歪値）
実施例１および２は、第２片面仕上げ研磨工程前後の半導体ウェーハ残留歪みを測定し、比較例１および２は、熱処理後の半導体ウェーハ残留歪みを測定した。
【００４９】
（端面傷）
各サンプルの端面傷を、光学自動検査装置を用いて測定し、次のように評価した。
○：傷なし
×：傷あり（不良）
【００５０】
各サンプルを評価した結果を表１に示す。
【００５１】
【表１】
2010017811.tif 000003
【００５２】
同表から明らかなように、実施例１は、シリコンの残留歪が最小の値を示し、エッジ端面傷についても良好であり、カーフロスが45μｍであった。実施例２についても、実施例１とほぼ同等の良好な結果であることから、本発明の第１実施形態に従う製造方法によれば、シリコン残留歪みが少なく、エッジ端面傷がなく、少ないカーフロスで、高品質な直径が450ｍｍの大口径シリコンウェーハを得られることが確認できた。
これに対し、比較例１および２は、実施例１および２と比較して、シリコンの残留歪が大きく、エッジ端面傷も劣り、カーフロスが100μｍ以上と多い。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
本発明は、上記の実情を鑑みなされたもので、結晶性インゴットから切り出した半導体ウェーハを両面鏡面半導体ウェーハにするに際し、研削中の半導体ウェーハの欠けや割れを防止するために行われる面取り工程を省略することができ、かつ半導体ウェーハのシリコン材料の取り代を低減して半導体材料の残留歪を削減し、安価に半導体ウェーハを得ることができる製造方法を提供することを目的とする。
特に、本発明は、半導体ウェーハの直径が450ｍｍ以上の大口径シリコンウェーハである場合に、顕著な効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の第１実施形態を示す工程フロー図である。
【図２】固定砥粒研削工程に用いる固定砥粒研削装置を模式的に示す説明図であって、（ａ）は固定砥粒研削工程に用いる装置の鉛直方向断面図、（ｂ）は固定砥粒研削工程が始まる直前の状態を水平方向上面から示した図、そして（ｃ）は固定砥粒研削工程が始まってから一定時間経過した状態を水平方向上面から示した図である。
【図３】従来法で行われていたラッピング工程で用いる装置を模式的に示す説明図である。
【図４】比較例１の製造方法を示す工程フロー図である。
【図５】比較例２の製造方法を示す工程フロー図である。
【符号の説明】
【００５５】
１０  固定砥粒研削装置
１１ａ、１１ｂ、１１ｃ  丸穴
１２  キャリア
１３ａ、１３ｂ  固定砥粒を有するパッド
１４、１４ａ、１４ｂ  定盤
１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄ  ガイドローラ
１６ａ、１６ｂ、１６ｃ  半導体ウェーハ
５０  ラッピング装置
５１ａ、５１ｂ、５１ｃ、５１ｄ、５１ｅ  丸穴
５２ａ、５２ｂ、５２ｃ、５２ｄ、５２ｅ  キャリア
５３ａ、５３ｂ  パッド
５４  ５４ａ、５４ｂ  定盤
５５  外周ギア
５６  センターギア
５７ａ、５７ｂ、５７ｃ、５７ｄ、５７ｅ  半導体ウェーハ
【図１】
2010017811.tif 000004
【図２】
2010017811.tif 000005
【図３】
2010017811.tif 000006
【図４】
2010017811.tif 000007
【図５】
2010017811.tif 000008